Elinkaarikustannusten ja luotettavuuden optimointi : analyysimalli tuotannon kriittisille laitteille

Abstract

Tuotantolaitteiden elinkaarihallinnan kehittäminen on keskeinen osa tehokasta kunnossapitoa ja investointien suunnittelua erityisesti kriittisten koneiden osalta. Työssä kehitettiin analyysimalli, joka tukee kunnossapito- ja investointipäätöksiä yhdistämällä tekniset ja taloudelliset näkökulmat. Tavoitteena oli muodostaa kopioitavissa oleva arviointipohja, jonka avulla voidaan arvioida käyttöomaisuuden luotettavuutta, kuntoa, käyttöikää ja kokonaiskustannuksia järjestelmällisesti.

Analyysimalli rakennettiin hyödyntämällä RAMS-analyysiä (luotettavuus, käytettävyys, huollettavuus ja turvallisuus), kuntoindeksin (ACI) ja jäljellä olevan käyttöiän (RUL) mallinnusta sekä elinkaarikustannuslaskentaa (LCC), jota täydennettiin kokonaiskustannusajattelulla (TCO) ja nettonykyarvon (NPV) laskennalla. RUL arvioitiin kahdella tavalla: Weibull-jakaumaan perustuvalla luotettavuusanalyysillä sekä kuntopisteisiin perustuvalla vaihtoehtoisella mallilla.

Tuloksena syntyi integroitu analyysipohja, jota voidaan hyödyntää laitekannan tilan arvioinnissa ja kunnossapitostrategioiden optimoinnissa. Mallin avulla voidaan vertailla säilytys- ja uusimispäätöksiä sekä tarkastella laitteiden teknistä ja taloudellista elinkelpoisuutta eri skenaarioissa. Päätöksenteon tueksi malliin liitettiin laskennallinen vaihtoehtoisanalyysi, jossa arvioidaan nykyisen laitteen säilyttämisen ja uuden investoinnin kokonaisvaikutuksia käytettävyyden, riskien ja kustannusten näkökulmista. Malli on erityisen soveltuva kriittisten tuotantolaitteiden hallintaan elintarvike- ja prosessiteollisuuden tarpeissa.

Developing life cycle management of production assets is a key part of effective maintenance and investment planning, particularly for critical machinery. This thesis developed an analysis model that supports maintenance and investment decision-making by combining technical and economic perspectives. The objective was to create a replicable evaluation framework for systematically assessing asset reliability, condi-tion, remaining useful life, and total life cycle costs.

The analysis model was constructed using RAMS analysis (reliability, availability, main-tainability, and safety), condition index (ACI), and remaining useful life (RUL) modeling. Life cycle cost (LCC) calculation was also applied, supplemented with total cost of ownership (TCO) and net present value (NPV) evaluation. RUL was estimated using two methods: reliability-based Weibull analysis and an alternative condition-based model.

The result was an integrated analysis framework that can be utilized for assessing the current condition of asset portfolios and optimizing maintenance strategies. The model enables comparison between retaining existing equipment and investing in new assets and supports the evaluation of the technical and economic viability of equipment in dif-ferent scenarios. A computational trade-off analysis was included to support decision-making, assessing the total impacts of keeping or replacing equipment in terms of availability, risk, and cost. The model is particularly applicable to the management of critical production equipment in the food and process industries.